The Research on the ICP-MS Method for the Proficiency Testing of Lead Determination in Cosmetics
摘要Abstract
目的：开展并实施化妆品中铅的含量测定的能力验证项目，评估检验机构对化妆品中铅的检测能力。方法：向参加能力验证的实验室发放化妆品考核样品，要求各实验室使用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）对考核样品中铅含量进行分析测定，并对测定结果进行稳健统计分析，采用z比分数值评价各参加实验室对化妆品中铅含量的测定能力。结果：在95%置信度下，样品的均匀性、运输稳定性和储存稳定性均符合要求，样品满足能力验证计划的要求。 共有41 家实验室参加能力验证，其中40 家的测定结果为满意，1 家的测定结果为可疑，0 家的测定结果为不满意，满意率为97. 6%。结论：绝大多数实验室具备较强的化妆品中铅含量的测定能力，但个别实验室的测定能力须进一步提高。建议对可疑结果的原因进行分析，并采取相应措施，以进一步提升测定能力。
Objective To develop and execute a proficiency testing program PTP for the determination of lead in cosmetics and evaluate the lead testing capability of testing institutions. Methods Testing samples were sent to participating laboratories requiring them to use ICPMS method to determinate lead content in testing samples. A robust statistical analysis was conducted based on the determination results from the participating laboratories and their performance was evaluated using the Z-score. Results At a 95% confidence level homogeneity transport stability and storage stability met the required standards. The result from 40 out of 41 laboratories were satisfactory one was classified as suspicious and none were unsatisfactory. The satisfaction rate was 97. 6%. Conclusion Most participating laboratories demonstrated strong ability in determining lead in cosmetics. However a few laboratories need to improve their proficiency. The factors contributing to the suspicious result should be analyzed to enhance testing accuracy.
关键词Key words
化妆品；铅；能力验证；z 比分数；ICP-MS
cosmetics；lead；proficiency testing；Z-score；ICP-MS
铅是一种对人体有毒性的金属, 具有环境累积性、脏器累积性和生物富集性等特点[1-3] 。铅对人体的危害主要体现在神经、造血和泌尿等多个系统的损伤[4-6] 。在化妆品中，添加铅可以使皮肤顺滑、有光泽, 特别是氧化铅具有遮盖皮肤瑕疵和一定的美白作用, 因此常用于某些特殊类化妆品中[7] 。然而，由于铅的毒性较大且其危害人体健康, 《化妆品安全技术规范(2015 年版) 》[8] 明确规定铅为化妆品中有害物质, 并设定其限量值为10mg/kg。在实际生产过程中，化妆品中的铅或来源于本底原料，或是生产中人为添加，其含量水平一般为μg/kg，常规检测方法较难达到所需的灵敏度和精度要求。电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS) 作为一种灵敏度高、检出限低、污染少、重现性好的分析技术，适合用于微量元素的检测[3] 。根据《化妆品安全技术规范(2015 年版) 》相关规定，该方法被指定为测定化妆品中的铅元素含量的标准分析方法。
本次能力验证旨在评价各实验室在检测化妆品中铅含量的技术能力和水平。通过此次能力验证，针对各参加实验室在能力验证中存在的问题进行系统分析，改进各参加实验室在检测中存在的漏洞及不足，促进各参加实验室对该类测试项目检测能力的提高。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
仪器：iCAP-Qc Ultimate 3000 电感耦合等离子体质谱仪( 美国赛默飞公司)；AL204 分析天平(瑞士梅特勒公司)；TOPEX+ 微波消解仪及其配件(上海屹尧仪器科技发展有限公司)；G-400 智能控温电加热器( 上海屹尧仪器科技发展有限公司)；Arium ProDI 超纯水机(德国赛多利斯公司)；恒温恒湿箱(美国赛默飞公司)。
试剂：超纯水(电阻率≥18.2MΩ·cm)；优级纯硝酸(沃凯，批号202312252)；铅(Pb) 标准储备液( ρ = 10.0mg / L) ( 百灵威，批号218075070-01)；铑(Rh) ( ρ =10.0mg/L) (美国IV 公司，批号P2-RH676970)；铼( Re) ( ρ =10.0mg / L) 内标储备液(美国IV 公司，批号M2-RHE658373)。
1.2 仪器参考条件
用调协液调整ICP-MS 仪器各项指标，使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等指标达到要求。
射频功率：1550w。雾化器氩气流速：0.95 ~1.15ml/min。采样深度：5 ~10mm。雾化器：Barbinton。雾化室温度：2℃~4℃。采样锥与截取锥类型：镍锥。模式：碰撞反应模式。
1.3 标准溶液制备
铅元素标准溶液制备：精密吸取1ml标准储备液，用0.5mol/L 硝酸逐级稀释，得到浓度分别为0.00μg/L、1.00μg/L、5.00μg/L、10.0μg/L、50.0μg/L 和100μg/L 的铅标准系列溶液。
内标溶液的制备：精密吸取适量内标储备液，用0.5mol/L 硝酸稀释，得到浓度为20μg/L的(Re+Rh) 混合内标使用液。
1.4 样品的检测方法
本次能力验证要求各参加实验室使用《化妆品安全技术规范(2015 年版) 》1.6 锂等37种元素的检验方法，使用微波消解仪进行消解前处理，使用ICP-MS 测定样品中的铅含量。
2 样品发放与评价原则
2.1 样品发放
样品发放前依据《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》[11] ( CNAS-GL003：2018) 的要求，对样品均匀性和稳定性进行检验，检验结果均符合要求。样品发放时, 根据随机分配表格，向每家实验室发放1 瓶考核样品和1 瓶干扰样品，每瓶质量为6g。其中考核样品为有证书的标准样品，干扰样品外观和内容物性状与考核样品均一致，干扰样品的测定结果不参与能力验证的统计分析。样品以快递形式寄送至各实验室，由各实验室按照作业指导书的具体要求开展相关实验。
2.2 评价原则
实验室结果采用稳健统计技术进行评价，使用有证标准样品出具的标准值为能力验证的指定参考值[9-10] 。实验室结果的评价参数为考核样品的z 值，按公式(1) 计算：
z = (x-X) / σpt 公式(1)
其中，x：实验室检测结果。X：考核样品证书值。σpt ：能力评定标准差。
根据计算得到的z值，对检验结果进行以下判定：
当∣z∣≤2 时, 检测结果为“满意”。
当 2<∣z∣<3 时, 检测结果为“可疑”。
当∣z∣≥3 时, 检测结果为“不满意(离群值) ”。
根据预定的设计方案，按照证书提供的标准值及不确定度区间对实验室提交的结果进行判定及分析。本次能力验证中，考核样品的证书值X 为4.84mg/kg，其能力评定标准差σpt 为0.25mg/kg。
3 结果与分析
3.1 样品的均匀性考察结
对分装至最小包装的200 瓶样品进行系统随机编号，并从中系统随机抽取15 瓶，每瓶样品中称取2 次子样，按照《化妆品安全技术规范( 2015 年版) 》1.6 锂等37 种元素方法进行平行处理，以随机排序进行测定, 对测定结果进行单因素方差分析(F检验) [11] 。测定结果及F检验结果详见表1 和表2。
从表1 和表2 数据可知，在95%置信度下，样品的计算P 值均大于0.05，说明样品中铅含量的均匀性满足要求。
3.2 样品的运输稳定性考察结果
随机将3 瓶样品放入恒温恒湿箱进行加速稳定性实验， 设定实验条件为温度40℃，相对湿度75%。将样品在恒温恒湿箱中放置7 日，随后取出并转移至常规储存条件下保存。21 日后按照与均匀性检验相同的检测方法对样品进行检测，每瓶进行2 次平行测定[12-14]，测试结果详见表3 和表4。
t 检验结果显示，在95% 置信度( 双尾检验)下, P 值[P (T≤t) ] 大于0.05，表明样品在运输过程中稳定性良好。通过常温运输，样品在7 日内可保持稳定状态，符合稳定性要求。
3.3 样品的储存稳定性考察结果
随机选取3 瓶样品放入恒温恒湿箱中进行加速稳定性实验，实验条件为温度40℃，相对湿度75%。将样品依据实验设计在恒温恒湿箱中放置21 日后取出，随后进行检测。检测方法与均匀性检验相同，每瓶样品进行2 次平行测定，确保数据可靠性[ 15-16] 。以均匀性检验结果( 如表1 和表2 所示) 作为稳定性0 日数据进行比较， 与本次检验结果做双样本等方差假设的t 检验，结果详见表5 和表6。
t 检验结果显示，在95% 置信度( 双尾检验)下，P 值[P (T≤t) ] 大于0.05，表明样品储存稳定性良好，在发样前样品中铅含量稳定性合格。
3.4 实验室参加情况
本次能力验证共有41 家实验室参与，全部反馈了测定结果。这些实验室分布于21 个省( 自治区、直辖市)，具体分布情况详见表7。能力验证结果中，41 家实验室中有40 家的检测结果为“ 满意”，满意率为97.6%。按照实验室层级进行分类统计，详见表8。
3.5 检测结果总体统计量
对41 家实验室反馈的结果进行统计量分析，结果详见表9。
3.6 实验室能力评价
基于稳健z 比分数法进行结果评价，将41 家实验室检测结果按照从小到大的顺序排列，绘制成柱状图，见图1。
4 小结
铅的检测方法依据《化妆品安全技术规范(2015 年版) 》第四章1.6 锂等37 种元素的检测方法。该方法的前处理操作包括标准溶液配制、内标溶液配制、样品称量、样品预消解、微波消解、样品赶酸、样品稀释以及滤膜过滤。其中，在标准溶液配制环节，使用逐级稀释的方法，确保在线性范围内相关系数r>0.999。在内标溶液配制时，在铑、铼、铟等内标元素中使用与待测元素质量数接近的元素作为内标元素，稀释至1~10ng/ml。在样品称量环节，由于消解管管壁较长， 如样品在称取时，部分样品附着在管壁，则会影响最终的测定结果。在微波消解环节，如果消解的时间或温度不够，可能导致样品不能充分消解，待测组分或不能全部从样品中分离出来。在赶酸环节，如不慎将样品挥干，也会影响最终的测定结果。在样品稀释环节，应严格按照方法要求进行稀释，稀释倍数过高时，代入稀释倍数公式进行计算，测定结果或与按方法要求的稀释倍数的测定结果不同[17]；稀释倍数过低时，样品可能存在基质效应，堵塞仪器管路或污染仪器部件，影响仪器稳定性，进而影响测定结果。上机检测时，可能由于样品基质干扰效应，堵塞或部分堵塞进样管路，导致内标信号波动较大，低于80%或高于120%，影响最终的测定结果。此外, 实验误差还可能来源于标准溶液配制、检测仪器种类和型号以及标准曲线计算等环节。为降低误差，本次能力验证指定了实验方法和涉及的仪器种类。参与能力验证的41 家实验室中，40 家结果为满意，1 家结果为可疑，满意率为97.6%，验证了该方法重现性良好。
在实验室结果评价统计的指定值及其标准不确定度的确定采用有证标准样品出具的标准值，其优势是更接近真值。审查各家实验室原始记录，所用标准物质的品牌各有不同，配制过程未发现有明显错误者。
除上述分析外，参加实验室可能存在一些未能在原始记录中体现的问题，建议检测结果为可疑的实验室从多个角度分析原因，找出问题并改进，提升检验能力。
来源：中国食品药品监管杂志
关键词：
ICP-MS法
化妆品
铅含量
